DE69031288T2 - - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von organischem Abfallmaterial, und insbesondere betrifft es ein Verfahren zum Abbau von organischem Abfallmaterial, das polyhalogeniertes Abfallmaterial enthalten kann oder nicht, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
• Es ist bekannt, daß man halogeniertes organisches Abfallmaterial über Reduktionsverfahren unter Verwendung von zum Beispiel Natriummetall oder Natriumnaphthalid abbaut. Es ist auch bekannt, daß man halogeniertes organisches Abfallmaterial durch Oxidation zum Beispiel mittels Hochtemperaturverbrennung abbaut. Diese bekannten Verfahren haben bestimmte Einschränkungen oder Nachteile, weil sie nur für bestimmte Sorten von Abfallmaterial verwendet werden können. Außerdem sind die für den Abbau verwendeten chemischen Reagenzien manchmal gefährlich zu handhaben, und der Abbau kann zur Bildung von hochtoxischen Nebenprodukten führen.
• Die Ausmaße des Problems hinsichtlich der Entsorgung von polyhalogenierten Flüssigkeiten, insbesondere von polychlorierten Biphenylen (die im allgemeinen und in der Öffentlichkeit aßs PCBs bekannt sind), und von damit verbundenen Abfällen wurden in dem Environment Canada Economic and Technical Review Report EPS 3-EC-83-1 begutachtet. Wenn man die vermutete carcinogene Eigenschaft der PCBs und das offensichtliche Fehlen des Abbaus in der Natur über äußerst lange Zeiträume bedenkt, vermitteln einem die bekannten Mengen von PCBs, die gegenwärtig in elektrischen Transformatoren und Kondensatoren (Tabelle 7 des Berichtes) im Gebrauch sind, wobei diese einen Massenwert von 14;8 Millionen Kilogramm umfassen, einen Eindruck über das Ausmaß des Problems.
• Weiterhin unterstreicht die Ansammlung von diesen Materialien an zahlreichen Orten, die meist von den vorhandenen Großverbrennungsanlagen, die in den Vereinigten Staaten und in Kanada für Entsorgungszwecke zur Verfügung stehen, entfernt liegen, die brisante Natur des Problems. Das öffentliche Bewußtsein hinsichtlich der möglichen Gefahr von PCBs für die allgemeine Gesundheit kompliziert auch weiter die Situation, indem sie den Transport derselben zu den bestehenden Verbrennungsanlagen ausschließt. Das Auftreten von bestimmten, hinlänglich publizierten Freisetzungen von PCB hat diesen Aspekt des Problems weiter verschärft.
• Das bestehende Verfahren zur Entsorgung dieser Stoffarten war die Verbrennung in großen Anlagen. Während Forderungen zur Erzielung eines sehr hohen prozentualen Wirkungsgrades für die Entsorgung über dieses Verfahren gestellt wurden, gibt es Bedenken, daß die Berichte auf einer langzeitigen, andauernden Basis weniger als derzeit gültig nachweisen könnten. Zusätzlich werden bei der Verbrennung oder der Oxidation hochtoxische Nebenprodukte wie chlorierte Dioxine gebildet, wenn man außerhalb der genauen optimalen Temperaturen und Verweilzeitbedingungen arbeitet.
• Ein erkanntes Problem, auf das auf Seite 28 des oben erwähnten Berichts Bezug genommen wird, das zum Verschwinden der entsprechenden PCB-Verbrennungsanlage beitrug, war die Bildung eines Ringes von "agglomeriertem Material" während der Verbrennung. Diese Art von "Glop"-Bildung kann gut ein charakteristisches Nebenprodukt der Verbrennungssysteme sein und ist möglicherweise ein Hinweis auf teilweise Rekombinationen von Molekülen zu Ringverbindungen der vermuteten Art. Das liefert einen weiteren Grund, ein geändertes Verfahren bereitzustellen.
• Die Pyrolyse oder der thermische Abbau bei Luftarmut oder der Abbau von festen oder flüssigen organischen Abfallprodukten aus Kohlenwasserstoffen wurde bislang durch die Bildung von Teeren und mehrkernigen aromatischen Kohlenwasserstoffen, die einen bis fünf aromatische Ringe enthalten, gestört. Diese Erfindung umfaßt die Zugabe von gasförmigen Reduktionsmitteln, insbesondere Wasserstoff, in ausreichenden Konzentrationen, um die erzeugten Moleküle abzusättigen oder zu reduzieren, so daß polyaromatische Strukturen als Nebenprodukte der geplanten Reaktion eliminiert werden.
Offenbarung der Erfindung
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abfallmaterial die Schritte des Unterwerfens des Abfallmaterials einer unmittelbaren chemischen Reduktion durch Umsetzung mit einem Reduktionsmittel bei 600 bis 1000ºC innerhalb einer im wesentlichen sauerstofffreien isolierten ersten Zone bei einem Druck oberhalb des atmosphärischen Druckes, der bis zu einer Atmosphäre über dem Umgebungsdruck liegt, durch ausreichende Zugabe eines Reduktionsmittels, um die erzeugten Moleküle abzusättigen oder zu reduzieren, so daß polyaromatische Strukturen als Nebenprodukte eliminiert werden; des Überführens der reduzierten gasförmigen Komponenten in eine Kühlzone innerhalb der ersten Zone; des Einbringens einer wäßrigen Komponente in. die Kühlzone, Abkühlen und Kondensieren eines Teils der gasßörmigen Komponenten darin, und Sammeln der sich ergebenden wäßrigen Flüssigphase in einer Sammelzone; des Zurückführens eines Teils der. wäßrigen Flüssigphase durch Einbringen des Teils in die Kühlzone als wäßrige Komponente, und des Überführens der reduzierten gasförmigen Komponenten aus. der Kühlzone in eine zweite Zone, und Unterwerfen der gasförmigen Komponenten einer Oxidation mit einem gasförmigen Oxidationsmittel bei wenigstens 1000ºC.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung, die für die Verwendung beim Abbau von organischem Abfallmaterial geeignet ist, einen Reduktionskessel, der einen Einlaß für Spülgas, Heizmittel, eine Zuführung für Abfallmaterial, und eine Einlaßdüse für Reduktionsgas aufweist; einen Abkühlkessel mit Abkühlmitteln und in Verbindung mit dem Reduktionskessel, wobei der Abkühlkessel Mittel zum Einbringen von Flüssigkeit, Mittel zum Sammeln von Flüssigkeit, die unter den Mitteln zum Einbringen von Flüssigkeit angeordnet sind, und Mittel zum Überführen von Flüssigkeit von den Mitteln zum Sammeln zu den Mitteln zum Einbringen aufweist; und einen Brennkessel, der mit dem Reduktionskessel verbunden ist, und Mittel zur Steuerung des Durchsatzes, die ausgelegt sind, um das reduzierte gasförmige Material in einer Richtung aus dem Reduktionskessel zum Brennkessel zu überführen.
• Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus den Ansprüchen ersichtlich.
• Es ist vorteilhaft, das Abfallmaterial, das reduziert werden soll, vor dessen Einbringung in eine isolierte Reduktionszone vorzuerhitzen.
• Durch die Verwendung eines Wärmeaustauschers ist es möglich, die während der Aufbereitungsschritte abgegebene Energie aufzunehmen und die Energie zu verwenden, um nichtaufbereitetes Material, das in einem späteren Schritt oxidiert werden soll, vorzuerhitzen.
• Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Vorheizmittel in einer isolierten Vorheizzone in Form eines O₂/Brennstoff-Brenners vor dem Einlaß des Abfallmaterials in die Reduktionszone angeordnet.
• Durch die Verwendung eines Wärmeaustauschers ist es möglich, die während des Oxidationsschritts abgegebene Energie aufzunehmen und die Energie auf das Abfallmaterial, bevor man es dem Reduktionsverfahren unterwirft, zum Vorheizen zu übertragen.
• Eine Ausführungsform umfaßt die Verwendung eines Reduktionskessels mit einem üblicherweise kreisförmigen horizontalen Querschnitt und der eine zentral angeordnete keramische Röhre mit einem Kesselauslaß, der über der Öffnung der Röhre angeordnet ist, aufweist. Der Abfall und ein gasförmiges Reduktionsmittel werden unter innigem Mischen am oberen Kesselumfang eingebracht. Diese Anordnung bewirkt einen Pralleffekt (baffling effect). Sobald die gasförmigen Abfälle in den oberen Bereich des Kessels eingebracht sind, müssen diese in den unteren Bereich, durch die Löcher der Röhre und aufwärts durch die Röhre und die Öffnung, um die nächste in der Vorrichtung angeordnete Zone zu erreichen, wandern. Ein Reduktionskessel mit einer Röhre als einem Teil davon und ein oberer Einlaß schaffen somit eine größere notwendige Wanderungsstrecke für den gasförmigen Abfall und eine größere Kesseloberfläche, mit der der Abfall in Kontakt kommen kann. Das in dem Festabfall enthaltene organische Material kann verdampft werden, wenn es die heiße Kesseloberfläche berührt. Bei einer solchen Ausführungsform kann ein Wasserfluß durch den Boden des Kessels vorgesehen sein, um feinverteiltes Material aufzunehmen und es in einen Sammeltank zu überführen. Ein gleichmäßiger Durchsatz von gasförmigem Reduktionsmittel kann auch in dem unteren Bereich des Kessels über dem Wasserfluß vorgesehen sein, um zu verhindern, daß gasförmiger Abfall mit dem Wasserfluß ifi Kontakt kommt.
• Der Abfall kann mit einem gasförmigen Reduktionsmittel wie Wasserstoff, gasförmiges Ammoniak, Erdgas, Methan, Propan oder Wasserdampf, oder zusammen mit einer Mischung aus diesen Reduktionsmitteln gemeinsam eingebracht werden. Die Reduktion -kann mit oder ohne Zugabe eines Metallkatalysators wie Eisen, Zink, Zinn oder Nickel in der Form von Eisenspänen oder gepulvertem Zink, Zinn oder Nickel, die gemeinsam in den Kessel eingebracht werden können, um die Reduktionsreaktion zu fördern, durchgeführt werden.
• Gemäß einem Aspekt umfaßt die Erfindung die Schritte des gemeinsamen Einbringens (auf einer kontinuierlichen Basis) des Abfalls und des Wasserstoffs in einen vorerhitzten Reduktionskessel, wobei man den Kessel bei einem Innendruck oberhalb des atmosphärischen Drucks-, bis zu einer Atmosphäre über dem Umgebungsdruck, ohne Zugabe von Katalysatormaterialien hält.
• Es ist auch bevorzugt, das Abfallmaterial, das in den Reduktionskessel eingebracht werden soll, vorzuerhitzen.
• Der Reaktionskessel kann so angeordnet und die Rate des Einbringens so eingestellt werden, daß die Verweilzeit des gasförmigen Materials in dem Reduktionskessel wenigstens 0,1 Sekunden, und bevorzugt annähernd 5 Sekunden bis annähernd 10 Sekunden beträgt. Eine besonders effiziente Verweilzeit, bei der die Reduktion vollständig durchgeführt wird, beträgt annähernd 5 Sekunden.
• Die Reduktion wird bei einer Temperatur von 600ºC bis 1000ºC, bevorzugt in einem Bereich von 700ºC bis 900ºC, und insbesondere bei einer Temperatur von 800ºC bis 900ºC durchgeführt.
• Die Reduktion kann auch in der Gegenwart eines Metalls wie eines Eisen-, Nickel-, Zink- oder Zinnkatalysators durchgeführt werden. Der Katalysator kann in der Form von Eisenspänen, gepulvertem Nickel, gepulvertem Zink oder gepulvertem Zinn vorliegen.
• Das organische Abfallmaterial kann oder kann nicht organische Verbindungen wie halogenierte Biphenyle, halogenierte Benzole, halogenierte Phenole, halogenierte Cykloalkane, halogenierte Alkane, halogenierte Alkene, halogenierte Dioxine und halogenierte Dibenzofurane enthalten. Das organische Abfallmaterial kann zum Beispiel die üblicherweise verwendeten chlorierten organischen Verbindungen wie chlorierte Biphenyle, die auch als polychlorierte Biphenyle (PCBs) bekannt sind, chlorierte Benzole, chlorierte Phenole, chlorierte Cykloalkane, chürierte Alkane, chlorierte Alkene, chlorierte Dioxine und chlorierte Dibenzofurane enthalten.
• Das organische Abfallmaterial kann in der Form einer Flüssigkeit, eines pumpbaren Schlammes, einer feinverteilten Aufschlämmung wie Mischungen aus kontaminierter Ablagerung/Wasser, oder eines pulverisierten oder zerkleinerten Festkörpers wie kontaminiertem Holzabfall oder kontaminierten Böden vorliegen. Ein solches Abfallmaterial kann zum Beispiel Öle, die polychlorierte Biphenyle (PCBs) als Abfallprodukte der Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren und Transformatoren, oder aus einer veralteten elektrischen oder nichtelektrischen Vorrichtung enthalten, und Produkte, die in verschiedenartigen Industriebranchen verwendet werden, wie Weichmacher, Hydraulikflüssigkeiten und Schmierstoffe einschließen.
• Das organische Abfallmaterial kann auch so vörliegen, daß es nichthalogenierte organische Verbindungen enthält. Es kann zum Beispiel in der Form von zerkleinertem oder feinverteiltem organischen Festmaterial wie zerkleinertem pathogenen Abfallmaterial vorliegen.
• Der Reaktionskessel für die Reduktionsstufe des Verfahrens ist mit geeigneten chemisch und thermisch widerstandsfähigen Materialien ausgekleidet, um den erzeugten gasförmigen Nebenprodukten wie Halogenwasserstoffen wie zum Beispiel Chlorwasserstoff standzuhalten. Er ist auch mit einer Auswurfschnecke versehen, um den festen Brandschutt oder die Nebenprodukte wie zum Beispiel Metälle, Metallsalze, Silicate oder andere Feststoffe, die sich in dem Kessel ansammeln, auszuräumen.
• Während gasförmige Reduktionsmittel wie gasförmiges Ammoniak billiger und auch potentiell weniger explosiv als Wasserstoff, Methan oder Propan sind, hat man bei den letzteren Reduktionsmitteln bestimmte Vorteile. Während die Verwendung von gasförmigem Wasserstoff aus einer Anzahl von Gründen jedoch bevorzugt ist, wird daran gedacht, daß Propan verwendet werden kann, wenn der BTU-Gehalt des Abfalls eventuell zu niedrig ist, damit eine richtige Oxidation stattfindet. Besonders bevorzugt wird Wasserstoff für die Reduktion verwendet, und Propan wird während der Oxidation zugegeben.
• Die Verwendung eines Reduktionskessels und die Auswahl von gasförmigem Wasserstoff als Reduktionsmittel hat viele vorteilhafte und optimierende Wirkungen. Somit minimiert in dem Fall der einen Ausführungsform, dem mobilen System für die Straße für den Vorortabbau der angesammelten PCBs und anderer halogenierter Abfälle, die Verwendung-von Wasserstoff die notwendige Größe des Reduktionskessels zur Durchführung eines kontinuierliqhen Verfahrens und die Möglichkeit der Erzeugung vön Kohlenstoff. Die Reduktion von PCBs oder von gefährlichem Abfall zu gasförmigem Brennstoff verringert weiter die Notwendigkeit von zusätzlichem Brennstoff und von der für den Brennstoff zusätzlich benötigten Verbrennungsluft, wodurch man die Größe der zweiten Verbrennungsanlage und der Abbauanlage insgesamt stark verkleinert.
• Die Sicherheitserfordernisse für den Reduktionskessel erfordern die Durchführung einer mehrfachen Spülung mit Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoff, um die Abwesenheit von Sauerstoff (aus der Luft) in dem Kessel zu gewährleisten, um so die Möglichkeit einer Explosion auszuschließen. Da das Verfahren allgemein als ein kontinuierliches Verfahren vorgeschlagen wird, wird das Spülerfordernis entsprechend weniger wichtig.
• Ein weiterer Vorteil beim Verwenden von Wasserstoff, im allgemeinen in gasförmiger Form, ist die Fähigkeit, einen Wasserstoffstrahl oder -strahlen in einer auf die Stoffe, die reduziert werden, auftreffenden Richtung zu verwenden, um so eine hochaktive Mischzone zu erhalten, wobei die so zugeführte Form des Wasserstoffs verwendet wird, um den Wirkungsgrad des Mischens und des Reduktionsverfahrens zu optimieren.
• Im Fall von Flüssigabfall kann ein Abfallstrahl von einem transversal gerichteten Wasserstoffstrahl getroffen werden, um eine Zerstäubung mit innigster Mischung zu bewirken, um den chemischen Wirkungsgrad des Reduktionsverfahrens zu steigern. Eine Ausführungsform umfaßt die Verwendung einer radial nach innen gerichteten Querstromgasdüse vom CALDYN (TM) Typ. Das erfindungsgemäße System ist in der Lage, flüssigen Abfall, der Partikel bis zu 0,6 cm (ein Viertefzoll) Mesh-Größe darin einschließt, zu handhaben, und Tropfen mit einer so kleinen Größe wie vierzig µm (40) können wirtschaftlich erhalten werden.
• Es ist selbstverständlich, daß die Reduktion auch in der Gegenwart von Wasserdampf, der die Reduktionsreaktion nicht inhibiert, durchgeführt werden kann. Somit ist es möglich, organisches Abfallmaterial, Schlämme oder Ablagerungen wie zum Beispiel kontaminierte Hafenschlämme oder -ablagerungen, die bedeutende Mengen an Wasser enthalten, abzubauen.
• Die heiße Reaktionsmischung aus diesem Reduktionsverfahren wird im allgemeinen enthalogenierte, hydrierte oder reduzierte Kohlenwasserstoffe oder im wesentlichen enthalogenierte Kohlenwasserstoffe zusammen mit Halogenwasserstoff, wie zum Beispiel Chlorwasserstoff, Wasser und überschüssigen Wasserstoff enthalten.
• Es wird von dem Abfallmaterial abhängig sein, ob es bevorzugt wird, einen wesentlichen Teil der anfänglich reduzierten Produkte aufzuarbeiten.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Produkte des Reduktionsschrittes in der Gegenwart eines Wassernebels, der in den Fließweg der gasförmigen Reduktionsprodukte eingebracht wird, gekühlt. In einem nachfolgenden Schritt können die gasförmigen Rückstände weiter gekühlt, zu einer zweiten Flüssigkeit kondensiert und gesammelt werden vor dem Oxidationsschritt des restlichen Materials, das noch in gasförmiger Form vorliegt.
• Ein anfängliches Reduktionsprodukt ist, wenn das anfängliche Abfallmaterial halogeniertes organisches Material enthält, ein Halogenwasserstoffgas, das weitgehend dissozueren wird, wenn es in der zu Beginn gesammelten wäßrigen Lösung gelöst wird, wobei es diese ansäuert. Diese zu Beginn gesammelte saure Lösung kann somit in Gegenwart einer Base wie Natriumbicarbonat, Calciumcarbonat, Natriumhydroxid oder eines anderen geeigneten basischen Stoüfs neutralisiert werden.
• Abhängig von dem Ausgangsmaterial und den Bedingungen, unter denen das Verfahren durchgeführt wird, kann ein zweiter Flüssiganteil mit einer gewöhnlicherweise niedrigeren Verflüssigungstemperatur als der erste nachfolgend gesammelt werden. Wenn das anfängliche Abfallmaterial zum Beispiel wesentliche Mengen an Chlorbenzol enthält, kann eine zweite Flüssigkeit, die wesentliche Mengen des örganischen Stoffs einschließlich des reduzierten Produktes Benzol enthält, gesammelt werden. In einem solchen Beispiel kann eine wesentliche Menge der zweiten Flüssigkeit auch Wasser, das nicht als Teil der ersten Flüssigkeit gesammelt wurde, sein. Das Wasser oder ein großer Teil davon kann, wenn es eine von dem organischen Material getrennte Schicht oder Phase bildet, abgetrennt, entnommen und für die Verwendung als Wassernebel bei der anfänglichen Abkühlung der Produkte des Reduktionsschrittes wiederverwendet werden.
• Das nach der zweiten Abkühlung übrigbleibende gasförmige Material kann dann in eine Oxidationszone überführt werden. Das Material für die Oxidation wird bevorzugt vorerhitzt, bevor man es unter Oxidationsbedingungen einbringt. Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Wärmeaustauschverfahren zum Aufnehmen und Überführen der während des zweiten Abkühlungsschrittes abgegebenen oder abgeführten Energie verwendet, um das Vorerhitzen des Materials, das oxidiert werden soll, zu unterstützen. Ein solches Wärmeaustauschverfahren kann für den Aufheizschritt vor der Oxidation für den eigenen Bedarf ausreichend sein.
• Ein Entnebelungsschritt kann vor dem Aufheizverfahren durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß die kondensierten Stoffe sämtlichst aus den verbleibenden gasförmigen Stoffen entfernt sind.
• Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Wärmeaustauschverfahren verwendet, um die während des Oxidationsverfahrens abgegebene Energie auf den Abfallvorheizschritt vor der Reduktion zu übertragen. Diese Übertragung wird bevorzugt mittels Heizwasser, das in Dampf übergehen kann, in einer geschlossenen Zone erreicht. Das aufgeheizte Wasser oder der Dampf können innerhalb der geschlossenen Zone von der Oxidationszone zu der Vorheizzone für Abfall und wieder zurück geführt werden, um das Vorerhitzen des Abfallmaterials zu bewirken.
• Wie zuvor beschrieten, wird es gewöhnlich bevorzugt, das Reduktionsmittel und den Abfall durch eine Düse so einzubringen, daß diese innigst gemischt werden. Wenn es sich ergibt, daß es ungünstig ist, den Abfall durch eine Düse einzubringen, kann das Abfallmaterial alternativ am Anfang in ein Bad aus geschmolzenem Verglasungsmaterial (molten vitrification material), das ein Vorerhitzen des Abfalls vor dessen Einbringung in die Reduktionskammer bewirkt, eingebracht werden. Ein Beispiel für das Material, das bei der Verglasung von Asche aus einem Verbrennungsofen verwendet wird, ist geschmolzenes Siliciumdioxid. Gemäß einem Aspekt der Erfindung verdampft das Abfallmaterial, das reduziert werden soll, aus dem geschmolzenen Material und wird durch ein gasförmiges Reduktionsmittel, das getrennt und über dem Verglasungsmaterial eingebracht wird, nachfolgend reduziert.
• Die Erfindung wird im Prinzip durch die folgenden Beispiele, aber nicht auf diese eingeschränkt, veranschaulicht:
Beispiel 1
• 1 Moläquivalent polychloriertes Biphenyl (Arochlor*1248) wurde mit 22 Moläquivalenten Wasserstoff in einer ersten Reaktionskammer bei einer Temperatur von 875ºC und einer Atmosphäre Überdruck (gauge) für eine Reaktionszeitdauer von ungefähr 30 Sekunden umgesetzt. Diese Reaktion bewirkte einen Abbau zü 99,9%, und die so erhaltene gasförmige Reaktionsmischung enthielt Chlorwasserstoff, Benzol, Biphenyl und Chlorbenzole; Diese gasförmige Reaktionsmischung wurde dann durch eine Verbindungsröhre bei 875ºC in eine zweite Reaktionskammer geleitet, wo die Oxidation stattfinden konnte.
• Ein 5%-iger Überschuß an vorerhitzter Luft wurde dann mit der gasförmigen Reaktionsmischung in der zweiten Reaktionskammer gemischt, und die Oxidation wurde bei einer Temperatur von 1000 bis 1200ºC bei einer Verweilzeit von 2 Sekunden vollständig durchgeführt. Diese Oxidation der gasförmigen Reaktionsmischung war bei der vollständigen Oxidation der restlichen Reaktanten in der Mischung effizient.
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Beispiel 2
• 9 Moläquivalente Monochlorbenzol und 2 Moläquivalente 1,2,4-Trichlorbenzol wurden mit 21 Moläquivalenten Wasserstoff in einer ersten Reaktionskammer bei einer Temperatur von 925ºC und einem Druck von 1 Atmosphäre für eine Reaktionszeit von 30 Sekunden umgesetzt. Die Reaktion bewirkte eine Enthalogenierung der Chlorbenzole zu 99,95%. Diese gasförmige Reaktionsmischung wurde dann über eine Verbindungsröhre bei 875ºC in eine zweite Reaktionskammer, in der die Oxidation stattfinden konnte, geleitet.
• Ein 5%-iger Überschuß an vorerhitzter Luft wurde dann mit der gasförmigen Reaktionsmischung in der zweiten Reaktionskammer gemischt, und die Oxidation wurde bei einer Temperatur von 1000ºC bis 1200ºC bei einer Verweilzeit von 2 Sekunden vollständig durchgeführt. Diese Oxidation der gasförmigen Reaktionsmischung war bei der vollständigen Oxidation der restlichen Reaktanten in der Mischung effizient.
Beispiel 3
• 1 Moläquivalent Chloroform wurde mit 10 Mol Wasserdampf bei 950ºC bei einem Druck von 1 Atmosphäre in einer ersten Reaktionskammer für eine Reaktionszeit von 30 Sekunden umgesetzt. Diese Reaktion bewirkte eine Enthalogenierung von Chloroform zu 99,9%. Die gasformige Reaktionsmischung wurde dann durch eine Verbindungsröhre bei 875ºC in eine zweite Reaktionkammer, in der die Oxidation stattfinden konnte, geleitet. Ein 5%-iger Überschuß an vorerhitzter Luft wurde dann mit der gasförmigen Reaktionsmischung in der zweiten Reaktionskammer gemischt, und die Oxidation wurde bei einer Temperatur von 1000ºC bis 1200ºC bei eine Verweilzeit von 2 Sekunden vollständig durchgeführt. Diese Oxidation der gasförmigen Reaktionsmischung war bei der vollständigen Oxidation der restlichen Reaktanten in der Mischung effizient.
Beispiel 4
• Eine 0,44%-ige Lösung von Hexachlorbenzol in Hexan wurde durch eine Rohrreaktionskammer mit einer Rate von 1,8 Millimol pro Minute an Hexan zusammen mit Wasserstoff mit einer Rate von 17 Millimol pro Minute und Wasser mit einer Rate von 28 Millimol pro Minute für eine Zeitraum von 60 Minuten geleitet. Die Reaktionstemperatur wurde an dem Ende für die Einbringung bei 1000ºC, in der Mitte bei 950ºC, und an dem Ende für den Auslaß bei 900ºC gehalten, und die durchschnittliche Verweilzeit betrüg 3,3 Sekunden. Die Reaktionsprodukte wurden in einem Kondensationskolben am Auslaß des Rohrreaktors, an den sich eine XAD7 Harzpatrone anschloß, aufgenommen. Die Inhalte des Kolbens und des Rohrs wurden auf Hexachlorbenzol und Chlorbenzole untersucht, und der Wirkungsgrad des Abbaus/der Entfernung wurden sowohl bei Hexachlorbenzol als auch bei sämtlichen Chlorbenzolen zu 99,999% bestimmt. Die Produkte der Reaktion waren Methan, Chlorwasserstoff, Benzol, und Chlorbenzole. Die spezifischen nachgewiesenen Chlorbenzole schlossen 1,2,3,4-Tetrachlorbenzol, Pentachlorbenzol und Hexachlorbenzol ein. Bei anderen Untersuchungen schlossen die detektierten Chlorbenzole auch Monochlorbenzol, 1,2- Dichlorbenzol, 1,3-Dichlorbenzol, 1,4-Dichlorbenzol, 1,2,3- Trichlorbenzol, 1,2,4-Trichlorbenzol, 1,3,5-Trichlorbenzol, 1,2,3,5-Tetrachlorbenzol und 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol ein. Wasser wurde aus den Produkten bei jeder Reaktion in einer Menge erhalten, die der vergleichbar war, die eingebracht wurde.
• Die vorstehenden Beispiele stellten Untersuchungen im Labor zur Durchführbarkeit dar, um den Wirkungsgrad und die Verweilzeiten zu bestimmen.
• Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung in einem effizienten Produktionsumfang ist es erforderlich, daß eine auf eine reaktionserhaltende Temperatur passend vorerhitzte Reduktionskammer vorhanden ist.
• Im Hinblick auf die Vorteile, die man bei Verwendung von Wasserstoff, wie zuvor ausgeführt, erhält und das zwingende Erfordernis, eine effiziente Gasspülung vorzusehen, erfolgt das Vorheizen des erfindungsgemäßen Kessels bevorzugt über passive Heizmittel wie zum Beispiel über elektrische Heizelemente, im Gegensatz zu aktiven Heizverfahren wie zum Beispiel der Gasverbrennung. Infolge der hochaktiven Chemikalien, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen entstehen, ist die Verwendung von schützenden, chemisch widerstandsfähigen Kesselauskleidungen wichtig. Dieses Erfordernis und die Verwendung von Strahlungswärme sind nicht inkompatibel.
• Die Verwendung von Dampf oder überhitztem Dampf sowohl als Spülgas als auch als Vorheizmittel wird berücksichtigt. Die vorliegende Erfindung stellt somit ein System für die Reduktion und die nachfolgende Oxidation von organischen Abfallmaterialien bereit, wobei das System einen Reduktionskessel für die chemische Reduktion der Abfallmaterialien darin, erste Mittel für den Gaseinlaß zum Einlassen eines Spülgases in den Kessel in eine Richtung, um diesen mit Luft zu spülen, um eine sauerstofffreie Umgebung in dem Kessel bereitzustellen; Vorheizmittel zum Erhöhen der Temperatur in dem Kessel über eine vorher festgelegte minimale Reduktionstemperatur für eine vorher festgelegte Gruppe des organischen Abfallmaterials; Zuführmittel zum Zuführen des organischen Abfallmaterials in einer zuführbaren Form in den Kessel innerhalb einer lokalisierten Mischzone darin; Düsen für die Zugabe von Flüssigkeit zum Zugeben einer Reduktionsflüssigkeit in der Richtung zur innigen Mischung mit dem Abfallmaterial in der Mischzone, wobei das Abfallmaterial zu einer Form, die brennbare gasförmige Bestandteile darin enthält, effizient reduziert wird, aufweist.
• Das System sieht weiterhin eine Brennkammer vor, um die brennbaren Gasprodukte für die Verbrennung darin aufzunehmen.
• Das System sieht weiterhin Mittel zur Rauchgasbehandlung vor, um das stark saure Rauchgas vor der Freisetzung in die Atmosphäre mittels einer alkalischen Wäsche zu behandeln.
• Ein Steuerungssystem, das nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, stellt eine automatisierte Steuerung bereit, um einen geeigneten Durchsatz der Verfahrensstoffe und um sichere und geeignete Umweltbedingungen in den entsprechenden Verfahrensstufen zu überwachen und zu erhalten.
KURZ BESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung werden beschrieben, wobei Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, wobei:
• Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist;
• Figur 2 eine schematische Ansicht im Querschnitt des Durchmessers einer Reduktionskammer mit oberen Einlässen für den Abfall und mit einer Innenröhre ist;
• Figur 3 ein horizontaler Querschnitt ist, der entlang 7-7 aus Figur 2 verläuft;
• Figur 4 eine schematische Darstellung eines Sammelsystems für Partikel für die Verwendung mit einer Reduktionskammer ist;
• Figur 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens ist, wobei man ein Verglasungsverfahren (vitrification process) in Verbindung mit einem Reduktionsverfahren verwendet,; und
• Figur 6 eine schematische Darstellung eines Vorerhitzungssystems für Abfall ist, wobei man vor der Abfallreduktion einen O₂/Brennstoff-Brenner verwendet.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• In Figur 1 wird ein Verfahren, das sowohl die Aufbereitung des reduzierten Produktes als auch ein Zurückführen des wäßrigen Kühlmittels umfaßt, schematisch veranschaulicht. Der Abfall wird durch den Vorerhitzer 100, wie durch die Pfeile 102 angezeigt, geleitet, um in den Reduktionskessel 104 über eine Düse 107, in der der Abfall mit einem gasförmigen Reduktionsmittel, bevorzugt Wasserstoff (H₂), innigst gemischt wird, über die Öffnungen 106 des Einlasses für Abfall/Reduktionsmittel in den oberen Bereich des Reduktionskessels eingebracht zu werden. Wie in Figur 2 gezeigt, umfaßt der Kessel 104 eine Keramikröhre 108 mit den Öffnungen 110, die in dessen unteren Bereich angeordnet sind. Die Heizstäbe 112 erhitzen den Kessel. Ein gleichmäßiger aber geringer Fluß an gasförmigem Reduktionsmittel wird in den unteren Bereich des Kessels, also bei den Einlaßöffnungen 114 eingebracht, um eine Barriere zu erzeugen, die den Eintritt von gasförmigem Abfall in den Wasserfluß 152, der unten weiter beschrieben wird, zu verhindern. Die gasförmigen Abfallmaterialien müssen in den unteren Bereich des Kessels wandern, um durch die Öffnungen 110 und aufwärts durch das Innere der Röhre 108 zu gelangen, um in die nächste Stufe des Verfahrens überzutreten.
• Wie in Figur 1 veranschaulicht, gelangen die reduzierten gasförmigen Abfallmaterialien als nächstes durch die Rückhaltezone 116 mit der nachfolgenden Einbringung von Wasser. Das in Figur 1 veranschaulichte Verfahren ist für die Behandlung von halogenierten organischen Abfallprodukten gedacht, bei denen ein Reduktionsprodukt Halogenwasserstoffgas ist. Das Wasser wird als Nebel eingebracht, und die Halogenwasserstoffgase lösen sich und dissozueren in den Wassertröpfchen, die kondensieren und sich in dem Tank 118 ansammeln. Die gelösten Gase säuern das Wasser, welches eine wäßrige Flüssigkeit ist, an. Der Tank 118 ist mit den Einlaßmitteln 120 für die gesteuerte Einbringung eines Mittels zur Säureneutralisierung wie zum Beispiel von Bicarbonatsalz, Natriumhydroxid, Calciumcarbonat, etc. darin ausgestattet. Die Säure in der wäßrigen Lösung, die in dem Tank 118 gesammelt wird, kann somit neutralisiert werden. Die unkondensierten Gase, die sowohl Reduktionsprodukte als auch Wasserdampf umfassen, treten als nächstes durch die Zone 122 in die Kühlzone 124. Die Gase werden auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt und weitere Gase kondensieren. Die Kühltemperatur dieser Zone wird innerhalb weniger Grade gehalten und liegt gewöhnlich oberhalb der Erstarrungstemperatur der kondensierten Flüssigkeiten, die sich in dem Kessel 128 ansammeln. Die restlichen unkondensierten Gase strömen durch die Zone 128, durch den Tropfenabscheider 130, der ein Prallblech (baffle) ist, um die restlichen kleinen Tröpfchen oder Teilchen abzufangen. Der Tropfenabscheider 130 ist so angeordnet, daß jeder darauf niedergeschlagene Stoff in den Kessel 128 fließt.
• Gemäß dieser Ausführungsform treten die restlichen Gase als nächstes durch den Flammenschutz 132, um in den letzten Schritten des Verfahrens oxidiert zu werden. Der Vorschub der Gase durch die obigen Verfahrensschritte wird durch einen in der Nähe angeordneten Ventilator 134 unterstützt.
• Ein Oxidationsmittel wie Luft oder Sauerstoff wird eingebracht, um sich mit den Gasen nach dem Durchtritt durch die Flammensperre 132 zu mischen. Die Gase, die durch die Oxidationsvorheizzone, die unmittelbar nach der Flammensperre 132 angeordnet ist, gelangen, werden vor der Oxidation in der Oxidationszone 136 vorerhitzt. Die Oxidationszone 136 wird, wenn es erforderlich ist, mit einem Oxidationsgas wie Erdgas oder Propan vorerhitzt, um die Oxidation der restlichen Gase durch den Sauerstoff zu fördern, und die Endprodukte werden über den Schornstein 138 abgeben.
• In der Ausführungsform von Figur 1 wird ein Wärmeaustauscher 126 in der Kühlzone 124 verwendet, wobei die abgegebene Energie in Verbindung mit dem Wärmeaustauscher 135 verwendet wird, um die Wärme zum Vorheizen der Gase in der Oxidationsvorheizzone, wie durch den Pfeil-125 angezeigt, zu liefern. Weiterhin ist eine geschlossene, wasserhaltige Zone 140 angeordnet, um die während des Oxidationsschrittes abgegebene Energie aufzunehmen, wobei das Wasser erhitzt wird, so daß es in Dampf übergeht, das/der verwendet wird, um das Vorerhitzen des Abfalls in der Vorheizvorrichtung 100 zu unterstützen. Die Umlaufrichtung des Wassers und des Dampfes in der Zone 140 wird durch die Pfeile 142 angezeigt.
• Das Verfahren wird mit einem gesteuerten Durchsatz, wie mittels der Regelventile 145, und mit Temperaturen gefahren, so daß ein Hauptteil der über den Reduktionsschritt erzeugten sauren Gase gesammelt und im Tank 118 neutralisiert wird. Dieses kann durch das Halten der Temperatur in der benachbarten Rückhaltezone 116 unter dem Siedepunkt von Wasser, der zwischen ungefähr 70ºC und ungefähr 100ºC, und bevorzugt bei ungefähr 85ºC liegt, erreicht werden. Einige organische Reduktionsprodukte können auch oder nicht als Flüssigkeit im Tank 118 gesammelt werden, und diese Flüssigkeit kann somit eine weitere Behandlung erfordern oder nicht.
• Die Kühlzone 124 wird bei einer deutlich geringeren Temperatur als die der Rückhaltezone 116 gehalten, d.h. im Bereich der und gewöhnlicherweise oberhalb der Erstarrungstemperatur der Flüssigkeit, die in dem Kessel 128 gesammelt wird, d.h. oberhalb von ungefähr 20ºC und bevorzugt oberhalb von 5ºC. Es ist dem Fachmann bekannt, daß organische Reduktionsprodukte wie solche, die in dem Kessel 128 kondensieren und sich ansammeln, zum großen Teil von der auch kondensierenden wäßrigen Flüssigkeit leicht abtrennbar sind. D.h., daß die in dem Kessel 128 gesammelte Flüssigkeit im allgemeinen zwei Schichten bilden wird, eine erste wäßrige Schicht, die hauptsächlich Wasser umfaßt, und eine zweite organische Schicht, die hauptsächlich organische Reduktionsprodukte umfaßt. Die wäßrige Schicht wird abgetrennt und, wie über den Pfeil 146 angezeigt, in die Rückhaltezone 116 zurückgeführt. Die restliche in dem Kessel 128 angesammelte organische Schicht kann dann über Destillation und/oder andere Techniken gereinigt werden, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen. Das Produkt der Reinigung kann dann verwendet oder verkauft werden, etc.
• Es ist selbstverständlich, daß der Schritt des Abfangens von sauren Gasen in der wäßrigen Flüssigkeit, die in dem Tank 118 gesammelt wird, in dem Ausmaß notwendig ist, in dem solche Gase durch die Reduktion des jeweiligen organischen Abfalles, der als Ausgangsmaterial für das Verfahren verwendet wird, erzeugt werden, und daß ein solcher Schritt in dem Fall, bei dem die Bestandteile des Gasstromes aus dem Reduktionskessel unmittelbar kondensiert und auf eine niedrige Temperatur von unter ungefähr 20ºC abgekühlt werden, nicht erforderlich zu sein braucht.
• Das Abfallmaterial umfaßt häufig nicht verdampfbares feinverteiltes Material, das nach der Einbringung bei 106 in den Kessel 104 auf den Boden des Kessels wandern wird. Ein solches Material wird hier als "Partikel" bezeichnet, und die bevorzugte Ausführungsform stellt einen Schritt zum Sammeln von Partikeln bereit.
• Wie aus Figur 4 am besten ersichtlich ist, sind die Einlaßöffnungen 114 für Wasserstoff in dem unteren Bereich des Kessels 104 angeordnet. Eine Einlaßöffnung 150 für Wasser (H₂O) ist unter den Einlaßöffnungen für Wasserstoff angeordnet. Die Partikel fallen in den Wasserfluß 152 und werden in den Partikelsammeltank 154 überführt. Der Wasserstand im Tank 154 wird zum Beispiel über die Verwendung eines Quecksilber- Füllhöhenschalters 156 überwacht, der das Ventil 158 automatisch anschaltet, um den Tank 154 zu entleeren, wenn der Wasserstand eine bestimmte Höhe erreicht hat. Es werden geeignete Sicherheitsvorrichtungen verwendet, um sicherzustellen, daß Partikel, die den Boden des Kessel 104 zusetzen, eine Fehlfunktion des Schalters 156, des Ventils 158 etc., detektiert werden können. Das aus dem Tank 154 abgelassene Abwasser wird geeignet behandelt und entsorgt.
• Ein alternatives System für die Einbringung des Abfalls, das besonders für Asche oder Festabfall verwendbar ist, verwendet ein Verglasungsverfahren (vitrification process) Unter Bezugnähme auf Figur 5 wird ein Verglasungskessel 170 mit den Elektroden 172, 174, einer Einlaßöffnung 176 für Abfall, einer Auslaßöffnung 178 für Schlacke, den Einlässen 180 für ein gasförmiges Reduktionsmittel bereitgestellt, und der Innenraum des Kessels ist mit der Rückhaltezone 116 über den oberen Auslaß 182 verbunden. Der Einlaß 176 für Abfall ist mit den Umlaufventilen 184, 186 ausgestattet. Im Gebrauch ist das Ventil 186 geöffnet, um das Abfallmaterial 188 in den Durchlaß 190 fallen zu lassen, während das Ventil 184 geschlossen ist. Das Ventil 186 wird dann geschlossen, das Ventil 184 wird geöffnet und das sich in dem Durchlaß befindende Abfallmaterial fällt durch den Einlaß 176 in den Kessel 170. Somit wird ein "Luftschleusen"-System ("air-lock" system) bereitgestellt, um zu verhindern, daß große Mengen an Sauerstoff in den Kessel 170 gelangen. Es ist selbstverständlich, daß es die Aufgabe dieser Ventilanordnung ist, daß diese verhindert, daß große explosive Mengen an Sauerstoff mit dem Wasserstoff innerhalb des Kessel in Kontakt kommen, und andere geeignete "Luftschleusen"-Systeme können verwendet werden.
• Bei Gebrauch wird das Verglasungsmaterial in den Kessel 170 zugegeben, und dieses kann ein Teil des Abfalls, der behandelt wird, sein oder nicht.
• Ein elektrischer Strom wird von einer Elektrode zu der anderen durch das Material, das erhitzt wird und verglast, geleitet. Das flüchtige organische Material in dem Verglasungsmaterial wird in die darüberliegende gasförmige reduzierende Atmosphäre, gewöhnlicherweise Wasserstoff, abgegeben. Das Verglasungsverfahren selbst kann so gesteuert werden, um eine ausreichende Wärme für das Reduktionsverfahren zu liefern.
• Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert sein, das Abfallmaterial in einer Vorheizzone für Abfajl mittels eines Sauerstoff/Brennstoff-Brenners vorzuerhitzen. Gewöhnlicherweise wird der Brennstoff ein Kohlenwasserstoffbrennstoff wie Methan oder Erdgas sein. Wenn zum Beispiel die Elektrizität an dem Ort, an dem der Abfall abgebaut wird, knapp ist, kann es deshalb erwünscht sein, daß man de& Abfall auf eine höhere Temperatur vorheizt, als über den oben erklärten Wärmeaustausch erreichbar wäre. In einem solchen Fall kann ein wie das in Figur 6 schematisch gezeigte Vorheizsystem verwendet werden. Das Vorheizsystem 200 umfaßt eine Vorheizkammer 202, Mittel 204 für den Einlaß von Sauerstoff mit dem Ventilregler 206, Mittel 208 für den Einlaß von Brennstoff mit dem Ventilregler 210, eine O₂/Brennstoff-Mischzone 212, O₂/Brennstoff-Zündungsmittel 214, um einen Zündfunken, um die O₂/Brennstoff-Mischung anzuzünden, zu liefern. Es sind Mittel 216 mit dem Ventilregler 218 für den Einlaß von Abfall und Auslaßmittel 220 mit dem Auslaßregelventil 222 vorhanden, um den Einlaß von Abfallmaterial in den Reduktionskessel 104 über die Düse 107 in eine Richtung zu bewirken. Bei der Anwendung würde der Brennstoff in einem leichten stöchiometrischen Überschuß zu dem Sauerstoff zugegeben werden, um so die Oxidation des Abfalls zu vermeiden, und der Abfall würde auf eine Temperatur von ungefähr unter 800ºC vorerhitzt werden. Es wäre natürlich möglich, daß man den Abfall vor der Einbringung in das Vorheizsystem 200 in die Vorheizvorrichtung 100 (Figur 5) einführt.

Claims (34)

1. Ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abfallmaterial, umfassend die Schritte:

Unterwerfen des Abfallmaterials einer unmittelbaren chemischen Reduktion durch Umsetzung mit einem Reduktionsmittel bei 600 bis 1000ºC innerhalb einer im wesentlichen sauerstofffreien isolierten ersten Zone bei einem Druck, der bis zu einer Atmosphäre über dem Umgebungsdruck liegt, durch ausreichende Zugabe eines Reduktionsmittels, um die erzeugten Moleküle abzusättigen oder zu reduzieren, so daß polyaromatische Strukturen als Nebenprodukte eliminiert werden;

Überführen der reduzierten gasförmigen Komponenten in eine Kühlzone innerhalb der ersten Zone;

Einbringen einer wäßrigen Komponente in die Kühlzone, Abkühlen und Kondensieren eines Teils der gasförmigen Komponenten darin, und Sammeln der sich ergebenden wäßrigen Flüssigphase in einer Sammelzone;

Zurückführen eines Teils der wäßrigen Flüssigphase durch Einbringen des Teils in die Kühlzone als wäßrige Komponente, und

Überführen der reduzierten gasförmigen Komponenten aus der Kühlzone in eine zweite Zone, und Unterwerfen der gasförmigen Komponenten einer Oxidation mit einem gasförmigen Oxidationsmittel bei wenigstens 1000ºC.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das den weiteren Schritt umfaßt, die reduzierten gasförmigen Komponenten in einer Oxidations-Vorheizzone innerhalb der zweiten Zone vorzuheizen, bevor man die gasförmigen Komponenten der Oxidation unterwirft.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, das den weiteren Schritt umfaßt, Energie zwischen der Kühlzone und der Oxidations- Vorheizzone auszutauschen.

4. Ein Verfahren gemäß einem vorgehenden Anspruch, das den weiteren Schritt umfaßt, Wasser durch den unteren Bereich der ersten Zone durchzuleiten und Teilchenmaterial in Wasser aufzunehmen.

5. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, das den weiteren Schritt umfaßt, das organische Abfallmaterial in einer Vorheizzone für Abfall auf unter 200ºC, z.B. auf ungefähr 150ºC, zu erhitzen und anschließend das organische Abfallmaterial in einer Richtung in die erste Zone zu überführen.

6. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, das den weiteren Schritt umfaßt, das Abfallmaterial innerhalb der ersten Zone zu verglasen.

7. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kühlzone bei 0 bis 20ºC, z.B. bei ungefähr 5ºC gehalten wird.

8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, das den weiteren Schritt umfaßt, die wäßrige Komponente in eine Rückhaltezone innerhalb der ersten Zone einzubringen, einen zweiten Teil der gasförmigen Komponenten darin zu kondensieren, so daß ein Drittel bis zwei Drittel, z.B. ungefähr die Häqfte der wäßrigen Komponente kondensiert wird, die kondensierten Komponenten in einer Neutralisierungszone innerhalb der ersten Zone zu sammeln, und nachfolgend zu kühlen und den ersten wäßrigen Teil zu kondensieren.

9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, das den weiteren Schritt umfaßt, die wäßrige Komponente in eine Rückhaltezone innerhalb der ersten Zone einzubringen, einen zweiten Teil der gasförmigen Komponenten darin bei 70 bis 100ºC, z.B. bei ungefähr 85ºC zu kondensieren, die kondensierten Komponenten in einer Neutralisierungszone innerhalb der ersten Zone zu sammeln, und nachfolgend zu kühlen und den ersten wäßrigen Teil zu kondensieren.

10. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Reduktionsmittel ein Gas ist, das aus Wasserstoff, Ammoniak, Erdgas, Methan, Propan und Wasserdampf, bevorzugt Wasserstoff, ausgewählt wird.

11. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Reduktion bei 700 bis 900ºC, bevorzugt bei 800 bis 900ºC, durchgeführt wird.

12. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abfallmaterial einer Reduktion innerhalb der ersten Zone für eine Verweilzeit von wenigstens 0,1 Sekunden, bevorzugt von 0,1 bis 45 Sekunden, z.B. von ungefähr 5 Sekunden, unterworfen wird.

13. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Reduktion unter Verwendung eines gasförmigen Reduktionsmittels und in der Gegenwart eines Metallkatalysators, der bevorzugt aus Eisen, Nickel, Zink oder Zinn, z.B. Eisenspänen, gepulvertem Zink, gepulvertem Nickel oder gepulvertem Zinn ausgewählt wird, durchgeführt wird.

14. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Reaktionsmischung, die über die Reduktion erhalten wird, vor dem Einbringen der wäßrigen Komponente bei 600 bis 1000ºC, z.B. bei 800 bis 900ºC, vorliegt.

15. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abfallmaterial in der Form einer Flüssigkeit, eines pumpbaren Schlammes, einer feinverteilten Aufschlämmung, eines pulverisierten Festkörpers, eines wäßrigen Sedimentes oder eines zerkleinerten oder aus einzelnen Teilchen bestehenden Festkörpers vorliegt, oder anorganisch und mit organischem Material kontaminiert ist.

16. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Abfallmaterial organische Verbindungen, die aus halogenierten Biphenylen, halogenierten Cycloalkanen, halogenierten Alkanen, halogenierten Dioxinen, halogenierten Dibenzofuranen, halogenierten Alkenen, halogenierten Terphenylen, halogenierten polyaromatischen Kohlenwasserstoffen, gasförmigen Mischungen davon, Aerosolnebeln, und Mischungen davon ausgewählt werden, enthält.

17. Ein Verfahren gemäß einem vorhergehenden Anspruch, das die Vorstufe umfaßt, das Abfallmatenäles durch die Verbrennung von Brennstoff und Sauerstoff in Gegenwart des Abfallmateriales in einer Vorheizzone für Abfall auf nicht mehr als 800ºC vorzuheizen, wobei der Brennstoff in einem stöchiometrischen Überschuß zum Sauerstoff vorliegt, und anschließend das organische Abfallmaterial in einer Richtung in die erste Zone zu überführen.

18. Ein Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Brennstoff Methan oder Erdgas ist.

19. Eine Vorrichtung, die für die Verwendung beim Abbau von organischem Abfallmaterial geeignet ist, die umfaßt einen Reduktionskessel (104), der einen Einlaß für Spülgas, Heizmittel (112), eine Zuführung (106) für Abfallmaterial, und eine Einlaßdüse (107) für Reduktionsgas aufweist; einen Abkühlkessel (124) mit Abkühlmitteln und in Verbindung mit dem Reduktionskessel, wobei der Abkühlkessel Mittel zum Einbringen von Flüssigkeit, Mittel (128) zum Sammeln von Flüssigkeit, die unter den Mitteln zum Einbringen von Flüssigkeit angeordnet sind, und Mittel (146) zum Überführen von Flüssigkeit von den Mitteln zum Sammeln zu den Mitteln zum Einbringen aufweist; und einen Brennkessel (136), der mit dem Reduktionskessel verbunden ist, und Mittel (145) zur Steuerung des Durchsatzes, dieausgelegt sind, um das reduzierte gasförmige Material in einer Richtung aus dem Reduktionskessel zum Brennkessel zu überführen.

20. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei der Reduktionskessel im oberen Bereich einen Gasauslaß einschließt.

21. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei die Zuführung für organisches Abfallmaterial in flüssiger und feinverteilter Form ausgelegt ist und die Gaseinlaßdüse einen Gehäuseteil, einen Einlaß, verbunden mit der Zuführung und so ausgelegt, das Abfallmaterial aufzunehmen, mit einer axial ausgerichteten Düse, die so ausgelegt ist, das Abfallmaterial als Strahl im Gehäuseteil abzugeben, aufweist, wobei die Gaseinlaßdüse nach innen gerichtet ist, um das Reduktionsgas in einer auf den Strahl auftreffenden Richtung abzugeben.

22. Eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 21, die zusätzlich eine Waschvorrichtung, die so ausgelegt ist, um flüssige Verbrennungsprodukte aus dem Brennkessel mit einer alkalischen Lösung mit zuvor eingestelltem pH-Wert zu waschen, umfaßt.

23. Eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 22, die zusätzlich einen Erzeuger für elektrische Energie, der ausgelegt ist, um heiße Verbrennungsgase aufzunehmen, umfaßt.

24. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der Energieerzeuger einen Boiler, der ausgelegt ist, um die heißen Gase aufzunehmen, umfaßt und der in Antriebsverbindung mit einem Wechselstromgenerator verbunden ist.

25. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die Zuführung und die Einlaßdüse für Gas im oberen Bereich des Reduktionskessels angeordnet sind und der Reduktionskessel ein Prallblech, das so ausgelegt ist, einen vergrößerten Durchlaß zwischen der Zuführung und den Mitteln zur Steuerung des Durchsatzes zu ergeben, aufweist.

26. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 25, die zusätzlich einen Partikelsammler (159), der unter der Zuführung und dem Prallblech angeordnet ist, umfaßt.

27. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei der Partikelsammler eine Einlaßöffnung (152) für Flüssigkeit und einen Sammeltank (154) umfaßt.

28. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 27, wobei der Sammelbehälter ein unteres Ventil (158), das so ausgelegt ist, Flüssigkeit und Partikel aus dem Tank zu überführen, aufweist.

29. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 28, die zusätzlich einen Oxidations-Vorheizkessel, der zwischen den Mitteln (145) zur Steuerung des Durchsatzes und dem Brennkessel (136) angeordnet ist, umfaßt.

30. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 29, das zusätzlich Mittel (126, 135) zur Wärmeübertragung, die so ausgelegt sind, um Energie, die während des Abkühlens freigesetzt wird, auf den Oxidations-Vorheizkessel zu übertragen, aufweist.

31. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 30, die zusätzlich einen Abfallvorheizkessel (100), der mit der Zuführung für Abfallmaterial verbunden ist, umfaßt.

32. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 31, die zusätzlich zweite Mittel zur Wärmeübertragung, z.B. Wasser- und Dampfzirkulationsmittel (142), die mit dem Brennkessel und dem Vorheizkessel für Abfall verbunden sind, umfaßt.

33. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 31 oder 32, die einen O₂/Kohlenwasserstoff-Brennstoff-Brenner (200), der ausgelegt ist, um den Vorheizkessel aufzuheizen, umfaßt.

34. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 33, die zusätzlich einen Neutralisierungstank in der Verbindung zwischen dem Reduktionskessel und dem Abkühlkessel umfaßt, wobei der Neutralisierungstank Mittel zum Einbringen von Flüssigkeit, Mittel (118) zum Sammeln von Flüssigkeit und Mittel (120) für die Zugabe von Neutralisierungsmittel umfaßt.